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河北平原区是我国冬小麦、夏玉米主产区，农业灌溉用水是造成该区水资源紧缺及地下水过量开采的重要原因之一。基于土壤水周年调控及合理利用，减少灌溉用水是缓解该区农业水问题的有效措施之一。畦灌是目前及未来很长时间该区小麦、玉米的主要灌溉技术，畦灌参数设计不合理、灌水量大、灌水损失严重等问题一直存在。加之近年河北省积极开展农田深松耕作技术，耕作方式的改变使土壤结构、理化性质发生变化，进而影响灌溉水流运动和入渗规律，影响畦灌灌水质量和效果。因此，制定科学灌溉制度，针对耕作方式的改变开展畦灌技术研究与优化，对挖掘节水潜力，合理利用土壤水，实现小定额畦灌技术措施具有重要的理论和现实意义。
本文以河北平原区冬小麦畦灌技术为研究对象，基于课题组前期研究及土壤水周年调控与利用，以大田试验为主，理论分析与数值模拟相结合，制定了渠灌及井灌条件下冬小麦灌溉制度，对不同耕作及种植方式下土壤入渗参数和田面糙率的变异性进行了研究，并进一步优化了畦灌技术参数，建立了河北平原区冬小麦畦灌技术体系。主要结果如下:
(1)通过试验连续多年对冬小麦-夏玉米周年土壤水分进行了监测，藁城和深州冬小麦平均最大耗水强度分别为5.5和5.0mm;夏玉米最大耗水强度分别为7.4和8.1mm。藁城、深州冬小麦生育期降雨均不能满足作物耗水需求，平均亏缺量分别为342和381mm。藁城、深州冬小麦季土壤水利用量分别为128-248mm和-45-139mm。藁城井灌田间水利用系数接近1;深州渠灌田间水利用系数为0.39-0.65。冬小麦渠灌条件下，当土壤含水量下降到田间持水量71％左右，春季灌水1次，灌水量225-255mm。
(2)通过试验研究了灌水量对冬小麦株高、产量构成因素、产量及土壤水等的影响，不同灌水量对冬小麦亩穗数和穗粒数影响差异显著，对株高、穗长、小穗数、千粒重及产量的影响差异不显著。不同灌水量的土壤水利用量变化范围为79-164mm，表现出随着灌水量的减小，冬小麦土壤水利用量增加的趋势。当土壤含水量下降到田间持水量61％左右时，春季灌水2次，每次灌水60mm，总灌水量120mm。
(3)利用曼宁公式和水流推进法计算田面综合糙率系数，以此模拟田面水流推进过程和实测水流推进过程吻合程度较好，两种方法误差绝对值均值的平均值分别为2.6％和2.5％。第1次灌水时深松耕作方式对田面综合糙率n的影响更大;第2次灌水时种植方式对田面综合糙率n的影响更大;2次灌水不同处理间及相同处理的不同灌水次数间n均发生了变异性。
(4)利用WinSRFR4.1软件优化土壤入渗参数，不同处理水流推进与消退运动过程的模拟值与田间实测值拟合效果均较好，推进过程实测值和模拟值均方根差RMSE在0.10-0.38min范围内，决定系数R2均达到0.99;消退过程实测值和模拟值均方根差RMSE在0.85-1.48min范围内，决定系数R2最小值为0.93。第1次灌水时耕作方式的不同对k产生的影响较大;第2次灌水时耕作方式对入渗系数k和入渗指数α的影响较第1次灌水时减弱，种植方式对k和α的影响较大;2次灌水不同处理间及相同处理的不同灌水次数间k和α均发生了变异性。
(5)通过WinSRFR4.1模型与试验相结合研究了单一畦灌技术参数对灌水质量评价指标的影响，畦长30-37m、单宽流量4.0-5.0L/(s·m)、田面坡度0.8-2.8‰、改水成数大于0.90，则灌水效率、灌水均匀度及储水效率可达到80％左右。第1次和第2次灌水时水流推进、消退及受水时间在4个处理间变异系数分别达到0.17、0.38、0.8和0.1、0.32、0.45。
(6)通过多目标模型对不同耕作及种植方式下冬小麦畦灌技术参数组合进行优化，优化后单个灌水质量评价指标和灌水质量综合评价指标大于0.80的分别占优化指标总数的87％和97％，大于0.85的分别占优化指标总数的71％和72％。优化灌水量与计划灌水量相对误差的平均值小于5％。
综上，本研究明确了河北平原区冬小麦渠灌和井灌条件下的灌溉制度，确定了不同耕作和种植方式下田面综合糙率系数n、入渗系数k和入渗指数α，优化了畦灌技术参数。
本文以河北平原区冬小麦畦灌技术为研究对象，基于课题组前期研究及土壤水周年调控与利用，以大田试验为主，理论分析与数值模拟相结合，制定了渠灌及井灌条件下冬小麦灌溉制度，对不同耕作及种植方式下土壤入渗参数和田面糙率的变异性进行了研究，并进一步优化了畦灌技术参数，建立了河北平原区冬小麦畦灌技术体系。主要结果如下:
(1)通过试验连续多年对冬小麦-夏玉米周年土壤水分进行了监测，藁城和深州冬小麦平均最大耗水强度分别为5.5和5.0mm;夏玉米最大耗水强度分别为7.4和8.1mm。藁城、深州冬小麦生育期降雨均不能满足作物耗水需求，平均亏缺量分别为342和381mm。藁城、深州冬小麦季土壤水利用量分别为128-248mm和-45-139mm。藁城井灌田间水利用系数接近1;深州渠灌田间水利用系数为0.39-0.65。冬小麦渠灌条件下，当土壤含水量下降到田间持水量71％左右，春季灌水1次，灌水量225-255mm。
(2)通过试验研究了灌水量对冬小麦株高、产量构成因素、产量及土壤水等的影响，不同灌水量对冬小麦亩穗数和穗粒数影响差异显著，对株高、穗长、小穗数、千粒重及产量的影响差异不显著。不同灌水量的土壤水利用量变化范围为79-164mm，表现出随着灌水量的减小，冬小麦土壤水利用量增加的趋势。当土壤含水量下降到田间持水量61％左右时，春季灌水2次，每次灌水60mm，总灌水量120mm。
(3)利用曼宁公式和水流推进法计算田面综合糙率系数，以此模拟田面水流推进过程和实测水流推进过程吻合程度较好，两种方法误差绝对值均值的平均值分别为2.6％和2.5％。第1次灌水时深松耕作方式对田面综合糙率n的影响更大;第2次灌水时种植方式对田面综合糙率n的影响更大;2次灌水不同处理间及相同处理的不同灌水次数间n均发生了变异性。
(4)利用WinSRFR4.1软件优化土壤入渗参数，不同处理水流推进与消退运动过程的模拟值与田间实测值拟合效果均较好，推进过程实测值和模拟值均方根差RMSE在0.10-0.38min范围内，决定系数R2均达到0.99;消退过程实测值和模拟值均方根差RMSE在0.85-1.48min范围内，决定系数R2最小值为0.93。第1次灌水时耕作方式的不同对k产生的影响较大;第2次灌水时耕作方式对入渗系数k和入渗指数α的影响较第1次灌水时减弱，种植方式对k和α的影响较大;2次灌水不同处理间及相同处理的不同灌水次数间k和α均发生了变异性。
(5)通过WinSRFR4.1模型与试验相结合研究了单一畦灌技术参数对灌水质量评价指标的影响，畦长30-37m、单宽流量4.0-5.0L/(s·m)、田面坡度0.8-2.8‰、改水成数大于0.90，则灌水效率、灌水均匀度及储水效率可达到80％左右。第1次和第2次灌水时水流推进、消退及受水时间在4个处理间变异系数分别达到0.17、0.38、0.8和0.1、0.32、0.45。
(6)通过多目标模型对不同耕作及种植方式下冬小麦畦灌技术参数组合进行优化，优化后单个灌水质量评价指标和灌水质量综合评价指标大于0.80的分别占优化指标总数的87％和97％，大于0.85的分别占优化指标总数的71％和72％。优化灌水量与计划灌水量相对误差的平均值小于5％。
综上，本研究明确了河北平原区冬小麦渠灌和井灌条件下的灌溉制度，确定了不同耕作和种植方式下田面综合糙率系数n、入渗系数k和入渗指数α，优化了畦灌技术参数。